專利名稱：耐高溫絕緣組合物、絕緣導線及磁性元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種絕緣組合物、絕緣導線及磁性元件，尤其涉及一種耐高溫絕緣組 合物、使用該耐高溫絕緣組合物作為絕緣涂覆層的絕緣導線以及使用該絕緣導線的磁性元 件。
背景技術(shù)：
變壓器及電感等磁性元件為廣泛應(yīng)用于電源供應(yīng)系統(tǒng)或電器設(shè)備中的重要元件。 磁性元件主要包括線圈以及磁芯，其中磁芯可由例如軟磁材料構(gòu)成。目前常用于磁性元件 的磁芯的軟磁材料的一為鐵粉芯，現(xiàn)有技術(shù)中使用鐵粉芯制作磁性元件，例如電感的方法 如下首先，提供一導線，并將該導線涂覆普通絕緣漆并成型為線圈，其中常用的普通絕緣 漆材料為耐溫等級通常在攝氏240度以下的聚酰亞胺、聚酯、聚酯亞胺、聚酰胺酰等絕緣材 料。接著，將涂覆普通絕緣漆的線圈埋置于鐵粉芯中壓合成型并固化，其工藝溫度都在240 度以下。最后，將外露的線圈切角成型(Trim-Form)，以形成具有多個接腳的磁性元件。由于以鐵粉芯制成磁性元件的生產(chǎn)過程中無需高溫(例如400度以上)處理，可 以直接使用普通絕緣漆涂覆的線圈來制成磁性元件，因此具有生產(chǎn)工藝簡單，價格便宜等 優(yōu)點，但鐵粉芯制成的磁性元件的磁損耗較大，磁電性能最差，因此目前僅應(yīng)用于一些對效 率要求不高的電子產(chǎn)品中。因為使用鐵粉芯制成磁性元件的磁電性能較差，因此要獲得高性能磁性元件需使 用例如鐵鋁硅粉芯(FeAISi)、鐵鎳粉芯(FeNi)、鐵鎳錳粉芯(FeNiMo)、鐵硅粉芯(FeSi)、鐵 硅鉻粉芯(FeSiCr)、鐵氧體(例如鐵鎳鋅(FeNiZn)、鐵錳鋅(FeMnZn))等磁性材料，然而 以這些高性能磁性材料制作磁性元件需要經(jīng)過高溫退火/燒結(jié)工藝，該高溫工藝的溫度通 常需于約攝氏400度以上，而涂覆普通絕緣漆的線圈無法承受此高溫環(huán)境。現(xiàn)有技術(shù)中以需要高溫退火/燒結(jié)的磁性材料制作磁性元件的方式通常采用磁 性材料和線圈分離的做法，其制作方法如下首先，將例如鐵鋁硅(FeAISi)的磁性材料壓 合成型。隨后，將成型后的磁性材料坯料于例如攝氏650度的高溫環(huán)境下進行退火/燒結(jié)。 最后，將涂覆普通絕緣漆的線圈繞設(shè)于該退火/燒結(jié)后的磁性材料上，以形成磁性元件。此 方法所制作的磁性元件雖具有較佳的磁電性能，但采用此方法仍有相對較高的組裝難度與 成本、較低生產(chǎn)效率、不適合大規(guī)模量產(chǎn)，所制成的磁性元件空間利用率較低，以及不適合 用于高功率密度的電子產(chǎn)品等缺點。
發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種耐高溫絕緣組合物，其為有 機材料內(nèi)添加無機黏結(jié)材料的組合物，可作為導線的絕緣涂覆層，并且在低溫(例如，攝氏 零下60度至攝氏200度左右，一般為室溫)下柔軟，具有韌性，且經(jīng)過高溫(例如，攝氏400 度以上)后的殘留物依然具有足夠強度和絕緣性能。本發(fā)明的另一目的在于提供一種絕緣導線，該絕緣導線采用耐高溫絕緣組合物作為絕緣涂覆層。涂覆了耐高溫絕緣組合物的導線可以繞制成絕緣線圈或者進行彎折。使用 本發(fā)明的絕緣導線來繞制的絕緣線圈，可埋置于需高溫退火/燒結(jié)的磁性材料內(nèi)，經(jīng)壓合 成型后，直接進行高溫退火/燒結(jié)。該磁性元件的制作方法相對于現(xiàn)有技術(shù)中使用需高溫 退火/燒結(jié)的磁性材料制作的磁性元件的結(jié)構(gòu)及制作方法大為簡化，適合于磁性元件的大 規(guī)模量產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率。為達上述目的，本發(fā)明的一較廣義實施方式為提供一種耐高溫絕緣組合物，包含 有機材料；以及無機黏結(jié)材料，該無機黏結(jié)材料的重量百分比含量介于10%至90%之間； 其中，該耐高溫絕緣組合物于經(jīng)過攝氏400度以上的一高溫環(huán)境工藝后仍具強度與絕緣性 能。為達上述目的，本發(fā)明的另一較廣義實施方式為提供一種絕緣導線，至少包括導 線；以及絕緣涂覆層，形成于該導線的表面，且該絕緣涂覆層由一耐高溫絕緣組合物構(gòu)成； 其中，該耐高溫絕緣組合物包含有機材料以及重量百分比含量介于10%至90%之間的無 機黏結(jié)材料，該耐高溫絕緣組合物于經(jīng)過攝氏400度以上的一高溫環(huán)境工藝后仍具強度與 絕緣性能。為達上述目的，本發(fā)明的又一較廣義實施方式為提供一種磁性元件，至少包含磁 性本體；以及絕緣導線，繞制成絕緣線圈，且至少部分地設(shè)置于磁性本體內(nèi)；其中，該絕緣 導線包括導線；以及絕緣涂覆層，形成于導線的表面，且絕緣涂覆層由一耐高溫絕緣組合 物構(gòu)成；其中，耐高溫絕緣組合物包含有機材料以及重量百分比含量介于10%至90%之間 的無機黏結(jié)材料，該耐高溫絕緣組合物于經(jīng)過攝氏400度以上的一高溫環(huán)境工藝后仍具強 度與絕緣性能。綜上所述，本發(fā)明提出了在有機材料內(nèi)添加無機黏結(jié)材料的組合物，可獲得易于 形成絕緣涂覆層的耐高溫絕緣組合物，并且在低溫下柔軟，具有韌性，且經(jīng)過高溫后的殘留 物依然具有足夠強度和絕緣性能。本發(fā)明的耐高溫絕緣組合物可應(yīng)用于制作高性能、新型 的集成磁性元件(winding embeddedmagnetic element)，涂覆有該耐高溫絕緣涂覆層的絕 緣線圈可直接埋置于需高溫退火/燒結(jié)的磁性材料中，大幅提高了高性能磁性元件的生產(chǎn) 效率且適于大規(guī)模量產(chǎn)，提高了磁性元件的空間利用率，降低了磁性元件的制造成本，提高 了相關(guān)電子產(chǎn)品的功率密度及其性能。本發(fā)明的有機材料內(nèi)添加無機黏結(jié)材料的耐高溫絕 緣組合物還可使用于其他需耐高溫絕緣的應(yīng)用。
圖1A 是顯示本發(fā)明較佳實施例的耐高溫絕緣組合物在未經(jīng)高溫處理前有機材 料和無機黏結(jié)材料混合的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖1B 是顯示本發(fā)明較佳實施例的耐高溫絕緣組合物在高溫處理的過程中以及 冷卻后有機材料的殘留物和無機黏結(jié)材料(例如，低熔點玻璃)混合的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖2A 是顯示使用本發(fā)明較佳實施例的耐高溫絕緣組合物形成導線的絕緣涂覆 層的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2B 為圖2A于AA截面的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3 是顯示本發(fā)明較佳實施例的絕緣導線的制作方法流程圖。圖4A 圖4C 是顯示以本發(fā)明較佳實施例的絕緣導線應(yīng)用于需經(jīng)高溫退火/燒結(jié)的集成磁性元件的結(jié)構(gòu)流程圖。圖5 是顯示該磁性元件的制作方法流程圖。上述附圖中的附圖標記說明如下1 絕緣涂覆層2:導線3 絕緣導線(或絕緣線圈)4 磁性本體5 磁性元件11 有機材料12 無機黏結(jié)材料13 有機材料分解后的產(chǎn)物(或殘留物)14 液態(tài)玻璃15 滲透至殘留物內(nèi)的液態(tài)玻璃成分21、22:接腳S11 S12 絕緣導線的制作方法流程S21 S24 磁性元件的制作方法流程
具體實施例方式體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的一些典型實施例將在后段的說明中詳細敘述。應(yīng)理解的 是本發(fā)明能夠在不同的方式上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明 及附圖在本質(zhì)上是當作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，本發(fā)明的耐高溫絕緣組合物可應(yīng)用于絕緣導線的絕緣涂覆 層，且包含有機材料以及無機黏結(jié)材料，其中無機黏結(jié)材料的重量百分比含量介于10%至 90%之間。本發(fā)明的耐高溫絕緣組合物在低溫時，例如攝氏零下60度至攝氏200度左右 (一般為室溫)，具柔軟性與韌性，且經(jīng)過高溫，例如攝氏400度以上，較佳為介于攝氏400 度至攝氏1000度，后的殘留物依然具有高強度和絕緣性能。其中，有機材料可以由有機硅 樹酯、聚酰亞胺、聚酯、聚酯亞胺、聚酰胺酰亞胺及其組合所組成的群族其中之一所構(gòu)成，且 不以此為限。無機黏結(jié)材料可為無機燒結(jié)材料。無機黏結(jié)材料可以由低熔點玻璃粉末、包 覆低熔點玻璃的陶瓷顆粒/纖維、玻璃和陶瓷混合物、硼酐和氧化鋁顆粒混合物及其組合 所組成的群族其中之一所構(gòu)成，且不以此為限。本發(fā)明的耐高溫絕緣組合物，在未經(jīng)高溫工藝前，其中的無機黏結(jié)材料(可為顆 粒)分布于有機材料內(nèi)，無機黏結(jié)材料之間可能有接觸或不接觸，但并未形成很強的連接。 此時，該高溫絕緣組合物的柔軟性質(zhì)與強度主要取決于有機材料的性質(zhì)。在經(jīng)過一指定溫 度的高溫工藝后，有機材料的性質(zhì)雖然有一定程度上退化(某些有機材料，例如聚乙烯醇， 甚至會發(fā)生完全分解、氣化、揮發(fā))，但由于其中的無機黏結(jié)材料之間，以及無機黏結(jié)材料和 有機材料的高溫殘留物之間會形成連接，且有機材料殘留物的體電阻率高于1M歐姆.米， 因此經(jīng)過高溫后，依然可以具有足夠的強度和絕緣性能。此外，無機黏結(jié)材料(例如，低熔 點玻璃)在高溫退火過程中會轉(zhuǎn)化成液態(tài)，此時，甚至可以自動修復有機材料經(jīng)高溫后殘 留物之間的細微裂紋，因此于降溫后仍可保留足夠的強度和絕緣性能。
圖1A顯示本發(fā)明較佳實施例的耐高溫絕緣組合物在未經(jīng)高溫處理前有機材料和 無機黏結(jié)材料混合的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以及圖1B顯示本發(fā)明較佳實施例的耐高溫絕緣組合物在 高溫處理的過程中以及冷卻后有機材料的殘留物和無機黏結(jié)材料(例如，低熔點玻璃)混 合的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如圖1A所示，本發(fā)明的耐高溫絕緣組合物包含有機材料11及無機黏結(jié)材 料12，其中有機材料11可為但不限于有機硅，無機黏結(jié)材料12可為但不限于低熔點固態(tài) 玻璃粉末，其軟化/燒結(jié)溫度為約攝氏450度。在低溫下，例如攝氏零下60度至攝氏200 度左右，耐高溫絕緣組合物所含的有機材料11提供了低溫下的柔性與強度。在高溫階段， 例如攝氏400度以上的高溫環(huán)境，耐高溫絕緣組合物所含的有機材料11發(fā)生了分解、汽化 (例如高溫裂解)，有機材料11(例如，有機硅樹酯)分解后的產(chǎn)物(或稱殘留物)13 (主要 為硅質(zhì)化合物，例如二氧化硅(Si02)、含氧碳化硅(SiCO)等)。這些殘留物13具有很高的 耐熱性和電絕緣性，但質(zhì)地相對較疏松、強度相對較低。然而，在高溫下，無機黏結(jié)材料12， 例如低熔點玻璃粉末，轉(zhuǎn)化成液態(tài)玻璃14，并向殘留物13內(nèi)滲透，其中標號15即代表滲透 至殘留物13內(nèi)的液態(tài)玻璃成分。在降溫后，例如室溫，液態(tài)玻璃14重新轉(zhuǎn)變成固態(tài)，但是 此結(jié)構(gòu)得以完整保留，因此通過無機黏結(jié)材料12之間，以及無機黏結(jié)材料12和有機材料分 解后的產(chǎn)物13之間的相互連結(jié)，可形成復雜網(wǎng)絡(luò)，使得最終的產(chǎn)物具有足夠的強度和絕緣 性能。圖2A顯示使用本發(fā)明較佳實施例的耐高溫絕緣組合物形成導線的絕緣涂覆層的 結(jié)構(gòu)示意圖，以及圖2B為圖2A于AA截面的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2A及圖2B所示，本發(fā)明的 耐高溫絕緣組合物可涂覆于導線2表面以形成絕緣涂覆層1，借此可制造絕緣導線3。本發(fā) 明的絕緣導線3可以繞制成絕緣線圈(也以標號3代表)或者進行彎折。由于本發(fā)明的耐 高溫絕緣組合物在低溫時，例如攝氏零下60度至攝氏200度左右，具柔軟性與韌性，且經(jīng)過 高溫，例如攝氏400度以上，較佳為介于攝氏400度至攝氏1000度，后的殘留物依然具有足 夠強度和絕緣性能，因此使用本發(fā)明的絕緣導線3繞制而成的絕緣線圈，可埋置于需要高 溫退火/燒結(jié)的磁性材料內(nèi)，在磁性材料壓合成型后，直接進行高溫退火/燒結(jié)工藝，如此 可使需要高溫退火/燒結(jié)的磁性元件的結(jié)構(gòu)及制作方法大為簡化，適合于磁性元件的大規(guī) 模量產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率。圖3是顯示本發(fā)明較佳實施例的絕緣導線的制作方法流程圖。如圖2A、圖2B以及 圖3所示，首先，如步驟S11所示，制備耐高溫絕緣組合物，其中該耐高溫絕緣組合物的組成 與特性如前所述，于此不再贅述。在一些實施例中，該耐高溫絕緣組合物的制備方法如下 先將液態(tài)的有機材料按特定比例加入無機黏結(jié)材料，并混合均勻。其中，有機材料可以為有 機硅樹酯、聚酰亞胺、聚酯、聚酯亞胺、聚酰胺酰亞胺及其組合所組成的群族其中之一所構(gòu) 成，且不以此為限。無機黏結(jié)材料可以為低熔點玻璃粉末、包覆低熔點玻璃的陶瓷顆粒/纖 維、玻璃和陶瓷混合物、硼酐和氧化鋁顆?；旌衔锛捌浣M合所組成的群族其中之一所構(gòu)成， 且不以此為限。無機黏結(jié)材料的重量百分比含量介于10%至90%之間。隨后，如步驟S12 所示，提供一導線，并將液態(tài)的耐高溫絕緣組合物均勻地涂覆在該導線2的表面，并經(jīng)固化 (例如，熱固化、光固化等)，以得到所需厚度的絕緣涂覆層1，以完成絕緣導線3的制作。其 中，絕緣涂覆層1的厚度可為5 y m至200 y m，但不以此為限。在一些實施例中，為了調(diào)整液 態(tài)耐高溫絕緣組合物的黏度，使得在導體2上涂覆該耐高溫絕緣組合物的工藝容易進行， 可以添加溶劑，例如甲苯、二甲苯，等來實現(xiàn)。該耐高溫絕緣組合物也可以是在制作半固化有機材料，例如有機硅，坯料時，直接向其中混入無機黏結(jié)材料(低熔點較佳)。隨后，再將 耐高溫絕緣組合物擠壓、涂覆至導線2上，并作二次固化。圖4A 圖4C是顯示以本發(fā)明較佳實施例的絕緣導線應(yīng)用于需經(jīng)高溫退火/燒結(jié) 的集成磁性元件的結(jié)構(gòu)流程圖，以及圖5顯示該磁性元件的制作方法流程圖。如圖4A、圖 4B、圖4C以及圖5所示，本發(fā)明的磁性元件5包括一絕緣導線3以及一磁性本體4，其中絕 緣導線3繞制成絕緣線圈，且設(shè)置于磁性本體4內(nèi)部。絕緣導線3包括導線2以及絕緣涂覆 層1，其中該絕緣涂覆層1由耐高溫絕緣組合物涂覆于導線2的表面所形成，且該耐高溫絕 緣組合物包含有機材料以及無機黏結(jié)材料。其中無機黏結(jié)材料的重量百分比含量介于10% 至90%之間。該耐高溫絕緣組合物在低溫時，例如攝氏零下60度至攝氏200度左右，具柔 軟性與韌性，且經(jīng)過高溫，例如攝氏400度以上，較佳為介于攝氏400度至攝氏1000度，后 的殘留物依然具有高強度和絕緣性能。請再參閱圖4A、圖4B、圖4C以及圖5，本發(fā)明的磁性元件5的制作方法如下首先， 如步驟S21所示，提供一絕緣導線3，其中該絕緣導線3繞制成絕緣線圈且該絕緣導線3的 導線2表面涂覆有耐高溫絕緣涂覆層1。在此步驟中，絕緣導線3的制作方式與圖3所示實 施例相似，于此不再贅述。接著，如步驟S22所示，提供一磁性材料，并將絕緣線圈3設(shè)置于 磁性材料內(nèi)加壓成型。在一些實施例中，該磁性材料可為鐵鋁硅粉芯(FeAISi)、鐵鎳粉芯 (FeNi)、鐵鎳錳粉芯(FeNiMo)、鐵硅粉芯(FeSi)、鐵硅鉻粉芯(FeSiCr)、鐵氧體(例如鐵 鎳鋅(FeNiZn)、鐵錳鋅(FeMnZn))及其組合所組成的群族其中之一所構(gòu)成。在一些實施例 中，絕緣線圈3埋設(shè)于磁性材料內(nèi)，且將磁性材料加壓成型的壓力可為例如20ton/Cm2。隨 后，如步驟S23所示，將設(shè)置絕緣線圈3的磁性材料進行高溫退火/燒結(jié)工藝，以形成磁性 本體4。在一些實施例中，該高溫退火/燒結(jié)工藝的操作溫度為攝氏400度以上，較佳為介 于攝氏400度至攝氏1000度。在一些實施例中，絕緣覆蓋層1的無機黏結(jié)材料的軟化或燒 結(jié)溫度低于一預設(shè)溫度，例如磁性材料粉體的退火/燒結(jié)溫度。最后，如步驟S24所示，將 外露于磁性材料所形成的磁性本體4的導線2形成接腳21、22，以完成磁性元件5的制作。 在一些實施例中，該磁性元件5可為電感、變壓器、共模電感、磁放大器，且不以此為限。實施例一本發(fā)明中有機材料可以為DowCorning的有機硅樹酯0E6630，無機黏結(jié)材料可以 為軟化溫度約攝氏450度且顆粒大小約10 ym左右的玻璃粉末(以封接用玻璃粉末為較 佳)，其中玻璃粉末的重量百分比含量在10% -90%。隨后，將此組合物均勻涂覆在導線 表面，并烘烤、固化。固化后的絕緣涂覆層，經(jīng)過攝氏650度燒結(jié)一段時間后，燒結(jié)產(chǎn)物的 強度、絕緣性能仍佳，本實施例中其體電阻率高于IMohm. m,且當玻璃粉末含量在40%以上 時，強度高于普通鐵鋁硅(FeAISi)。實施例二本發(fā)明中有機材料可以為聚酰亞胺，無機黏結(jié)材料為軟化溫度約攝氏450度且顆 粒大小約10 u m左右的玻璃粉末(以封接用玻璃粉末為較佳)，其中玻璃粉末的重量百分比 含量在10%-90%。隨后，將此組合物均勻涂覆在導線表面，并烘烤、固化。固化后的絕緣 涂覆層，經(jīng)過攝氏600度燒結(jié)一段時間后，燒結(jié)產(chǎn)物的強度、絕緣性能佳，本實施例中其體 電阻率高于IMohm. m。實施例三
本發(fā)明中有機材料可以為DowCorning的有機硅樹酯0E6630，無機黏結(jié)材料可以 為軟化溫度約攝氏450度且顆粒大小約10 ym左右的玻璃粉末(以封接用玻璃粉末為較 佳)，其中有機材料與無機黏結(jié)材料以10 10,10 7,10 6,10 4等比例配制耐高溫 絕緣組合物。隨后，將這些組合物分別均勻地涂覆在導線表面，并烘烤、固化，其中涂覆至導 線(例如銅線)表面上的絕緣涂覆層厚度為約30 ym。然后，將絕緣導線繞制成絕緣線圈， 并埋置于鐵鋁硅(FeAISi)的磁性材料粉末內(nèi)，以例如20ton/Cm2的壓力壓合成型。隨后， 經(jīng)過攝氏650度退火約一小時，得到的磁性元件，例如電感，替代同樣尺寸和感量的鐵粉芯 電感，應(yīng)用于直流電源轉(zhuǎn)換器(POL)平臺上，可以獲得更高的效率，尤其是輕載效率，經(jīng)測 試線圈每匝之間的耐壓在12V以上。在一些實施例中，由于磁性元件中的磁性材料，絕緣線圈的導線(例如銅線)，耐 高溫絕緣組合物所形成的絕緣涂覆層之間存在熱膨脹系數(shù)(CTE)不一致的情況，因此高溫 退火/燒結(jié)后的冷卻過程中，該絕緣涂覆層上的部分位置可能會出現(xiàn)輕微裂紋，在此情況 發(fā)生時可通過下述方法進行解決。方法一調(diào)整有機材料、無機黏結(jié)材料的種類和含量，盡 量將經(jīng)過高溫后的絕緣涂覆層的熱膨脹系數(shù)(CTE)調(diào)整至介于絕緣線圈的導線(例如銅 線)和磁性材料之間(5ppm-17ppm“10_6”)。方法二 降低無機黏結(jié)材料的軟化或燒結(jié)溫度， 例如選用具低熔點或軟化溫度的玻璃，例如攝氏300度。但是，如果磁性元件，例如電感，僅 用于低壓場合(例如線圈相鄰匝間電壓12V)，絕緣涂覆層的局部破裂是可以接受的，因為 僅靠空氣絕緣也可以滿足這樣的絕緣要求。針對需要制作高壓(例如600V)的磁性元件， 例如電感，一方面可以通過避免經(jīng)過高溫處理后絕緣涂覆層發(fā)生破裂來解決，另一方面，也 可以通過調(diào)整絕緣線圈的繞法，使得相鄰每匝線圈間的實際電壓值仍然維持在一個比較低 的值上。在一些實施例中，在制作磁性元件的過程中，在將線圈和磁性粉體材料一起壓合 成型時可能會發(fā)生由于磁性材料和線圈材料回彈不一致，而最終導致壓合后的胚料發(fā)生破 裂的現(xiàn)象，針對此問題，可以通過在磁性粉體材料內(nèi)添加有機黏結(jié)材料，例如有機硅樹酯， 來緩解。在一些實施例中，在制作磁性元件的過程中，磁性材料會填充到絕緣線圈的匝和 匝之間，這樣可能會降低電感的感量，對此可通過將繞制好的絕緣線圈再浸一次本發(fā)明的 耐高溫絕緣組合物并固化，使得匝和匝之間完全密封，磁性材料不再滲透至匝與匝之間，從 而提高該磁性元件的性能。在一些實施例中，本發(fā)明的磁性元件可在還原性氣氛下進行退火/燒結(jié)工藝，當 利用的絕緣線圈3的導線2材料為銅線時，如果銅線中的氧含量過高，經(jīng)過高溫退火工藝后 的銅線可能會脆化。還原性氣體，如氫氣，和溶解在銅內(nèi)的氧化亞銅發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生 成銅和水蒸汽，當水蒸汽的壓力大于銅的強度時就會發(fā)生內(nèi)部裂紋，從而使的強度和導電 性能降低，因此在選擇銅材時可控制線材中的氧元素含量，以低于例如200ppm為較佳。使 用其他種絕緣線圈的導線材料時也可以有同樣考慮。綜上所述，本發(fā)明提出了在有機材料內(nèi)添加無機黏結(jié)材料的組合物，可獲得易于 形成絕緣涂覆層的耐高溫絕緣組合物，并且在低溫下柔軟，具有韌性，且經(jīng)過高溫后的殘留 物依然具有足夠強度和絕緣性能。本發(fā)明的耐高溫絕緣組合物可應(yīng)用于制作高性能、新型 的集成磁性元件(winding embeddedmagnetic element)，涂覆有該耐高溫絕緣涂覆層的絕
9緣線圈可直接埋置于需高溫退火/燒結(jié)的磁性材料中，大幅提高了高性能磁性元件的生產(chǎn) 效率且適于大規(guī)模量產(chǎn)，提高了磁性元件的空間利用率，降低了磁性元件的制造成本，提高 了相關(guān)電子產(chǎn)品的功率密度及其性能。本發(fā)明的有機材料內(nèi)添加無機黏結(jié)材料的耐高溫絕 緣組合物還可使用于其他需耐高溫絕緣的應(yīng)用。 本發(fā)明得由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附權(quán)利要求 所欲保護的范圍。
權(quán)利要求
一種耐高溫絕緣組合物，包含有機材料；以及無機黏結(jié)材料，該無機黏結(jié)材料的重量百分比含量介于10％至90％之間；其中，該耐高溫絕緣組合物于經(jīng)過攝氏400度以上的一高溫環(huán)境工藝后仍具強度與絕緣性能。
2.如權(quán)利要求1所述的耐高溫絕緣組合物，其中該有機材料在經(jīng)過一指定溫度的高溫 工藝后其殘留物的體電阻率高于1M歐姆.米。
3.如權(quán)利要求1所述的耐高溫絕緣組合物，其中該有機材料在經(jīng)過一指定溫度的高溫 工藝后完全氣化。
4.如權(quán)利要求1所述的耐高溫絕緣組合物，其中該有機材料為有機硅樹酯、聚酰亞胺、 聚酯、聚酯亞胺、聚酰胺酰亞胺及其組合所組成的群族其中之一所構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的耐高溫絕緣組合物，其中該無機黏結(jié)材料為無機燒結(jié)材料。
6.如權(quán)利要求1所述的耐高溫絕緣組合物，其中該無機黏結(jié)材料為玻璃粉末、包覆玻 璃的陶瓷顆粒/纖維、玻璃和陶瓷混合物、硼酐和氧化鋁顆?；旌衔锛捌浣M合所組成的群 族其中之一所構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1所述的耐高溫絕緣組合物，其中該無機黏結(jié)材料的軟化或燒結(jié)溫度低于一預設(shè)溫度。
8.如權(quán)利要求1所述的耐高溫絕緣組合物，其中該有機材料為有機硅樹酯，該無機黏 結(jié)材料為低熔點玻璃粉末。
9.如權(quán)利要求1所述的耐高溫絕緣組合物，其中該耐高溫絕緣組合物于攝氏零下60度 至攝氏200度的低溫環(huán)境具有柔軟性與韌性。
10.如權(quán)利要求1所述的耐高溫絕緣組合物，其中該耐高溫絕緣組合物于攝氏400度至 攝氏1000度的一高溫環(huán)境工藝后仍具強度與絕緣性能。
11.如權(quán)利要求1所述的耐高溫絕緣組合物，其中該耐高溫絕緣組合物涂覆于一導線 的表面以形成一絕緣涂覆層。
12.—種絕緣導線，至少包括一導線；以及一絕緣涂覆層，形成于該導線的表面，且該絕緣涂覆層由一耐高溫絕緣組合物構(gòu)成；其中，該耐高溫絕緣組合物包含有機材料以及重量百分比含量介于10%至90%之間 的無機黏結(jié)材料，該耐高溫絕緣組合物于經(jīng)過攝氏400度以上的一高溫環(huán)境工藝后仍具強 度與絕緣性能。
13.如權(quán)利要求12所述的絕緣導線，其中該絕緣涂覆層的厚度介于5y m至200 y m。
14.如權(quán)利要求12所述的絕緣導線，其中絕緣導線繞制成絕緣線圈，該絕緣線圈設(shè)置 于一磁性材料內(nèi)，該磁性材料經(jīng)加壓成型以及經(jīng)過攝氏400度以上的該高溫環(huán)境工藝后形 成一磁性本體，且該絕緣線圈與該磁性本體形成一磁性元件。
15.如權(quán)利要求14所述的絕緣導線，其中該高溫環(huán)境工藝為該磁性材料的退火/燒結(jié) 工藝。
16.如權(quán)利要求14所述的絕緣導線，其中該磁性材料為鐵鋁硅粉芯、鐵鎳粉芯、鐵鎳錳 粉芯、鐵硅粉芯、鐵硅鉻粉芯、鐵氧體及其組合所組成的群族其中之一所構(gòu)成。
17.如權(quán)利要求14所述的絕緣導線，其中該磁性元件為電感、變壓器、共模電感或磁放 大器。
18.如權(quán)利要求14所述的絕緣導線，其中該絕緣涂覆層經(jīng)過高溫處理過程的熱膨脹系 數(shù)介于該絕緣線圈的該導線與該磁性材料之間。
19.如權(quán)利要求14所述的絕緣導線，其中該絕緣覆蓋層的該無機黏結(jié)材料的軟化或燒 結(jié)溫度低于該磁性材料的退火或燒結(jié)溫度。
20.如權(quán)利要求12所述的絕緣導線，其中該導線的氧元素含量低于200ppm。
21.一種磁性元件，至少包含 一磁性本體；以及一絕緣導線，繞制成絕緣線圈，且至少部分地設(shè)置于該磁性本體內(nèi)，該絕緣導線包括 一導線；以及一絕緣涂覆層，形成于該導線的表面，且該絕緣涂覆層由一耐高溫絕緣組合物構(gòu)成； 其中，該耐高溫絕緣組合物包含有機材料以及重量百分比含量介于10%至90%之間 的無機黏結(jié)材料，該耐高溫絕緣組合物于經(jīng)過攝氏400度以上的一高溫環(huán)境工藝后仍具強 度與絕緣性能。
22.如權(quán)利要求21所述的磁性元件，其中該磁性本體由一磁性材料構(gòu)成，該磁性材料 經(jīng)加壓成型以及經(jīng)過攝氏400度以上的該高溫環(huán)境工藝后形成該磁性本體。
23.如權(quán)利要求22所述的磁性元件，其中該高溫環(huán)境工藝為該磁性材料的退火/燒結(jié)工藝。
24.如權(quán)利要求22所述的磁性元件，其中該磁性材料為鐵鋁硅粉芯、鐵鎳粉芯、鐵鎳錳 粉芯、鐵硅粉芯、鐵硅鉻粉芯、鐵氧體及其組合所組成的群族其中之一所構(gòu)成。
25.如權(quán)利要求21所述的磁性元件，其中該無機黏結(jié)材料為玻璃粉末、包覆玻璃的陶 瓷顆粒/纖維、玻璃和陶瓷混合物、硼酐和氧化鋁顆粒混合物及其組合所組成的群族其中 之一所構(gòu)成。
26.如權(quán)利要求21所述的磁性元件，其中該有機材料系為有機硅樹酯、聚酰亞胺、聚 酯、聚酯亞胺、聚酰胺酰亞胺及其組合所組成的群族其中之一所構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明為一種耐高溫絕緣組合物、絕緣導線及磁性元件，該耐高溫絕緣組合物包含有機材料；以及無機黏結(jié)材料，該無機黏結(jié)材料的重量百分比含量介于10％至90％之間。其中，耐高溫絕緣組合物于經(jīng)過攝氏400度以上的高溫環(huán)境工藝后仍具強度與絕緣性能。本發(fā)明的耐高溫絕緣組合物可應(yīng)用于制作高性能、新型的集成磁性元件，涂覆有該耐高溫絕緣涂覆層的絕緣線圈可直接埋置于需高溫退火/燒結(jié)的磁性材料中，大幅提高了磁性元件的生產(chǎn)效率且適于大規(guī)模量產(chǎn)，提高了磁性元件的空間利用率，降低了磁性元件的制造成本，提高了相關(guān)電子產(chǎn)品的功率密度及其性能。
文檔編號H01R3/00GK101857724SQ200910133088
公開日2010年10月13日 申請日期2009年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月7日
發(fā)明者應(yīng)建平, 曾劍鴻, 楊威, 洪守玉 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司